[发明专利]一种基于InAs/InAsSb二类超晶格的中红外波段光电探测器

说明书

本发明公开了一种基于InAs/InAsSb二类超晶格的中红外波段光电探测器及其制备方法。本发明的光电探测器包括：依次层叠的衬底层、阴极接触层、集电层、InAs/InAsSb超晶格吸收层、电子阻挡层及阳极接触层；形成于阴极接触层之上的阴极；形成于阳极接触层之上的阳极；分别与阴极及阳极电连接的共面波导电极。本发明的光电探测器利用InAs和InAsSb形成有效带隙低于原材料带隙的二类超晶格结构，从而将吸收区截至波长延伸至中红外波段，同时还具有一定的可调节范围，此外，基于电子输运的单载流子结构有助于提高器件的响应速度，InAs/InAsSb二类超晶格较长的载流子寿命也有助于提高器件的光响应度。

技术领域

本发明涉及一种基于InAs/InAsSb二类超晶格的中红外波段光电探测器，属于光电探测技术领域。

背景技术

随着中波红外激光器等相关技术的发展，自由光通信系统和光学频率梳光谱技术等应用对中红外探测器的高速性能提出了新需求。近年来，中红外高速探测器已经成为国内外学者的研究热点。基于量子阱、带间级联以及量子级连结构的高速中红外探测器已被相继报导。然而，目前这些器件的频率响应带宽和光响应度还相对较低。开发具有更高频率响应带宽和高光响应度的中红外探测器，才能满足现实应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的中红外波段光电探测器频率响应带宽和光响应度不高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于InAs/InAsSb二类超晶格的中红外波段光电探测器，所述光电探测器至少包括：

依次层叠的衬底层、阴极接触层、集电层、InAs/InAsSb超晶格吸收层、电子阻挡层及阳极接触层；其中，所述InAs/InAsSb超晶格吸收层用于吸收光子，以在其内部激发电子-空穴对，所述InAs/InAsSb超晶格吸收层包括多个周期性重复的InAs/InAs_0.66Sb_0.34超晶格吸收层，多个周期性重复的所述InAs/InAsSb超晶格吸收层为浓度依次增大的P型掺杂；所述电子阻挡层用于阻挡电子向阳极方向扩散；

设于所述阴极接触层之上的阴极，且所述阴极与所述阴极接触层之间形成欧姆接触；

设于所述阳极接触层之上的阳极，且所述阳极与所述阳极接触层之间形成欧姆接触；

分别与所述阴极及阳极电连接的共面波导电极。

优选地，所述InAs/InAsSb超晶格吸收层13包括多个周期性重复的InAs/InAs_0.66Sb_0.34超晶格吸收层，多个周期性重复的所述InAs/InAs_0.66Sb_0.34超晶格吸收层为浓度依次增大的P型掺杂。

更优选地，所述InAs/InAsSb超晶格吸收层包括4个梯度掺杂的InAs/InAs_0.66Sb_0.34超晶格吸收层，每一层中InAs层的厚度为9～10ML(monolayer，4ML≈1.22nm)，InAsSb层的厚度为3～4ML；其中，第1层为掺杂浓度为0.8×10¹⁶～1.2×10¹⁶cm^-3的P型掺杂，第2层为掺杂浓度为0.8×10¹⁷～1.2×10¹⁷cm^-3的P型掺杂，第3层为掺杂浓度为4×10¹⁷～6×10¹⁷cm^-3的P型掺杂，第4层为掺杂浓度为0.8×10¹⁸～1.2×10¹⁸cm^-3的P型掺杂。

优选地，所述衬底层包括GaSb衬底，所述集电层包括InAsSb本征集电层；所述InAsSb本征集电层的总厚度为400～450nm。